IAQ4EDU: Estratègies òptimes de ventilació per equilibrar la qualitat de l’aire interior, el confort i el consum d’energia en centres educatius

La ventilació dels espais interiors s'ha convertit en un tema de gran interès recentment, sobretot a causa de la irrupció de la pandèmia de la COVID-19. Estudis recents mostren una reducció de la incidència de les infeccions respiratòries quan la ventilació permet mantenir la concentració de diòxid de carboni per sota dels 1000 ppm. Una ventilació adequada també garanteix el benestar del professorat i dels estudiants i millorar les seves habilitats cognitives.

A Espanya, les escoles construïdes abans del 2007 (l'àmplia majoria) solen estar situades en edificis que no disposen de ventilació mecànica. D’aquesta manera, la qualitat de l'aire interior depèn de la percepció personal dels ocupants i de les mesures que ells puguin prendre en conseqüència. La solució més pràctica i efectiva és, en aquest cas, la ventilació natural. No obstant això, i especialment durant les estacions més fredes, els ocupants poden deixar d'obrir les finestres a causa de la falta de confort tèrmic i, en conseqüència, la qualitat de l'aire interior pot veure's compromesa. Per contra, el consum d'energia augmenta per mitigar la falta de confort tèrmic.

En aquest context, neix el projecte ‘Estratègies de ventilació optimitzades per equilibrar la qualitat de l’aire interior, el confort tèrmic i el consum d’energia en edificis educatius’ (IAQ4EDU per les sigles en anglès Optimal ventilation strategies for balancing Indoor Air Quality, comfort and energy use in EDUcational Buildings), liderat per investigadors del Grup de Recerca i Innovació de la Construcció (GRIC) de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC), i que té com a objectiu optimitzar les estratègies de ventilació en els centres educatius tenint en compte la qualitat de l'aire interior, el benestar tèrmic, el consum d'energia i els costos globals.

Les estratègies d’optimització que s’inclouen en el projecte són: 

• La ventilació exclusivament natural mitjançant l'obertura de finestres i portes.
• Sistemes de ventilació mecànica de baix cost (és a dir, ventiladors d'extracció instal·lats en la façana).
• La implantació de sistemes mecànics a cabal constant o mitjançant taxes de ventilació controlades per la demanda.
• Enfocaments d'implantació híbrids.
  

El projecte caracteritzarà, en primer lloc, la qualitat de l'aire interior en edificis educatius, incloent-hi escoles, instituts i universitats, mitjançant una campanya experimental de mesura de paràmetres ambientals interiors (principalment els nivells de concentració de CO₂ i la temperatura) en 40 aules situades en 20 edificis educatius en tres modes de condicionament diferents (calefacció, refrigeració i mode sense calefacció ni refrigeració). Les possibles estratègies de ventilació i el seu corresponent comportament tèrmic, així com el consum d'energia, seran modelitzades mitjançant models d'ordre reduït. El projecte també explorarà el potencial de flexibilitat dels sistemes de ventilació dels edificis, és a dir, la capacitat de desplaçar la demanda energètica de l'edifici mantenint els nivells de confort i seguretat requerits.

Finalment, es desenvoluparà un mètode de presa de decisions amb criteris múltiples per a prendre decisions informades, rendibles i orientades a la seguretat, racionalitzant les inversions tant a curt com a llarg termini sobre com, quan i on dur a terme plans de manteniment o millora de les instal·lacions educatives pel que fa a les seves capacitats de ventilació.

Resultats i impacte

Els resultats obtinguts ajudaran a identificar les taxes exactes de ventilació per a prevenir les infeccions causades per aerosols, mantenint al mateix temps els nivells adequats de confort tèrmic i l'eficiència energètica en contextos educatius. Això es traduirà en l’elaboració de la primera guia operativa per a la correcta ventilació dels centres educatius a Catalunya que ajudarà els usuaris de la comunitat educativa a adoptar l'estratègia de ventilació natural òptima per a garantir una qualitat de l'aire interior adequada, millorar el confort tèrmic i augmentar l'estalvi energètic.

A més, el projecte IAQ4EDU proporcionarà un model integrat de suport a la presa de decisions per a la priorització de les inversions en els sistemes de ventilació en edificis educatius.

Pressupost i finançament

El projecte es desenvolupa durant un període de tres anys (setembre de 2021 - agost de 2024) i està finançat amb un pressupost de 132.011 € pel Ministeri de Ciència i Innovació a través del ‘Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación (PEICTI) 2017-2020’.